模具製造中的表麵強化技（jì）術（shù）是指（zhǐ）模具工作零件表（biǎo）麵經預處理後，通過單（dān）一或複合表麵技術處理，使模具工（gōng）作零件（jiàn）獲得所需表麵或綜合性能的專業強化技術。該技術的功能性、環保性（xìng）和增效性等優勢在模具製（zhì）造（zào）成本（běn）、模具質量和模具壽命等方麵起著尤（yóu）為重要的（de）作用。在生產（chǎn）中，綜合考慮該技術的特點、模具工作條件和生產的經濟（jì）性等因素，選擇眾因素的最（zuì）佳匹配點，可顯著改善模具壽命、質（zhì）量，獲取（qǔ）突出的經（jīng）濟效益。

1、表麵（miàn）強（qiáng）化技術在模具製造中的應用現（xiàn）狀

1.1 滲碳表麵化學熱處理

滲碳工（gōng）藝是（shì）一（yī）種較常使用（80%以上）的模具表麵強化技術（shù），該（gāi）工藝主要針對（duì）塑料模具（jù）型腔（qiāng）的表麵強化。經滲碳處理後的模具工作（zuò）零件，可達到（dào）“外硬內韌”的效果，即（jí）工作零件表麵獲得（dé）硬度、

耐磨（mó）性、疲勞強度等性能（néng）的（de）提升，而心部仍保（bǎo）持原來的塑韌性、強度，符合對模具工作零件使用性能的（de）要求。具有滲速快、滲層（céng）深、成本低，且滲層和基體零件（jiàn）之間（jiān）具（jù）有較完美的結合性能，

結合層之（zhī）間（jiān）實現平穩過渡。但操作溫度（dù）較高（gāo）（900～950℃），尤其（qí）是離子滲碳溫度可達1100℃，且滲碳後還需進行相應（yīng）的熱處理，從而導致（zhì）模（mó）具（jù）變形（xíng）的可能性加大，因此高精度塑料模具不建議采用該項技（jì）術（shù）。

氣體滲碳溫度一（yī）般為920～950℃，經王榮濱試驗綜（zōng）合（hé）評定：滲碳層表麵最（zuì）合理的含碳量為ｗ（Ｃ）0.85％～0.95％，滲層由外向內碳質量分數梯度應均勻平緩，淬火組織中不允許有粗條狀馬氏（shì）體，過多殘奧，網（wǎng）狀碳化物和黑色屈氏體。過高的碳質量分數（shù）易使模（mó）具（jù）零件組織中出現網狀碳化物等惡性組織（zhī），影響模具質量（liàng）和壽（shòu）命，在後續加工過程中易出現應力（lì）集中，產生龜裂（liè）等現象。

離子滲碳（tàn）溫度一般為900～960℃，與氣體滲碳比較，離子滲碳具有效率高、變形小、汙染小、可處理（lǐ）任何形狀的模（mó）具（jù）零件表麵等（děng）優點，更適合在塑（sù）料模具和衝壓模具表麵強化加（jiā）工中應用。

1.2 火焰表麵熱噴塗技術

熱噴塗技術是一種發展極為迅速的表（biǎo）麵（miàn）強化新技術，它是利用熱（rè）源（電弧、離子弧、火焰等）將噴塗材料加熱到熔融或半熔融狀（zhuàng）態，並使其霧化，以一定的（de）速度（dù）噴向經過預處理的基體表麵，依靠物理變化和化學變化，與基體結合的工藝方法，此結合層，能提高模具零（líng）件的耐磨、耐（nài）蝕、耐熱等性能，且（qiě）操作簡便，成本較低。近年（nián）來，該項技術在（zài）模（mó）具表麵強化中的應（yīng）用（yòng）得到進一步發展和完（wán）善，廣州有色金屬研（yán）究院采用超音（yīn）速噴塗硬質合金工藝，使Cr12不鏽（xiù）鋼（gāng）拉深

模的壽命提高了3～10倍。同時（shí）該技術應用在模具（jù）修複中也取得較大進步，如華中科技大學材料成形（xíng）與模具技術國家重點實驗室的張祥林等采用超音速火焰噴塗（tú）（HVOF）技術，在Cr12MoV模具鋼表麵製備了納米結構的（de）WC12Co金屬（shǔ）陶瓷塗層，測得塗層平均剪切強度達（dá）150.8MPa，塗層的（de）結合強度大於80 MPa，塗層硬度高於1000HV。運用HVOF技術（shù）對冷擠壓模修複後，完全能滿足企業的使用要求。

1.3 複合表（biǎo）麵（miàn）電鍍技術

電鍍技術是一種用電化學方法在基體表麵沉積金屬或（huò）金屬化處理的技（jì）術。電鍍硬鉻和硬鎳是我國塑料模具表麵處（chù）理的傳統（tǒng）技術（shù）。該技術在（zài）近（jìn）室溫下進行，模具性能幾乎不受影響，也不會出現嚴重變形，

同時電鍍層（céng）的表（biǎo）麵（miàn）粗糙（cāo）度較低，硬（yìng）度升（shēng）高為（wéi）800HV。但仍存在諸多（duō）問（wèn）題，如：耐蝕性不高，溝槽、深孔無法處理，使其在模具強化中的（de）應用受到一（yī）定限製（zhì），目前隻可用於強化普通塑料模具的耐（nài）磨（mó）性，不適用（yòng）於形狀複雜（zá）且耐蝕性要求高的塑料模具（jù）。

目前（qián），複合鍍是模具行業中鍍層技術應用最（zuì）有活力的領域。複合電刷鍍可（kě）強化模具型腔表麵，也可用（yòng）於修複模具型腔表麵。研究發現，在模具型腔表麵刷（shuā）鍍非晶（jīng）態鍍層（0.01～0.02mm），可延長壽命0.5～1.0倍。複合鍍層中可加（jiā）入（rù）微粒的品種較多，且參數調整範圍較寬，可操作性強，充分（fèn）體現出鍍層的多樣（yàng）性（xìng）和（hé）綜合性。大連理工大學（xué）的於同（tóng）敏、劉貴昌等（děng）將Ni－P－PTFE複合鍍用於UPVC管件模具表麵強（qiáng）化，解決UPVC材料對模具表麵（miàn）的腐蝕有明顯效果，達到模具成（chéng）型表麵耐（nài）磨耐（nài）腐蝕等綜合性能要求，但其硬度稍低。為此哈爾濱工業大學的範會玉（yù）在Ni－P的基礎上，將（jiāng）PTFE與（yǔ）SiC微粒複合，應用在玻璃纖維增強的塑料成型模具中，實踐表明（míng）可使其壽命提高10倍左右。

1.4 PVD、CVD、PCVD表麵鍍膜技術

鍍膜技（jì）術也就是氣相沉積技術，是將具有特殊性（xìng）能的穩定化合物沉積於模具工作零件表麵，形成超硬鍍膜，使模具工作零件具有（yǒu）優異性能。工業中（zhōng）使用頻率較高（gāo）的穩定化合物（wù）主要有TiC、TiN、SiN等。

物理氣相沉積（PVD）是用物理方法使鍍膜（mó）材料汽化後在基體表麵沉積成覆蓋層的實用技術。該技術在20世紀初開始應用，在最近30年發展迅速（sù），成為了一門（mén）具有廣闊應用（yòng）前景的新技術（shù），並逐漸向環保型、清潔型趨勢發展，主要用（yòng）於製造精度較高的（de）冷（lěng）作模具。江西省科學

院應（yīng）用物理研究所的彭文屹、張德元采用多弧離子鍍膜法對20根經TiN塗層處理的冷擠（jǐ）壓凸模進行（háng）實際使用壽命試驗，發現其壽命提（tí）高1.5倍以（yǐ）上；廣州有色（sè）金屬研究院的林鬆盛、代明江對物理氣相沉積硬質薄膜（mó）在工模具上的應用進行了詳細研（yán）究，指出該技術能明顯提高模具的使用壽命和工件加工質量。但是PVD法（fǎ）也存在著諸如繞鍍性差等缺（quē）點，對（duì）形狀複雜的（de）模具零件表麵進行處理存（cún）在一定限製。

化（huà）學氣相沉積（CVD）是在900～2000℃範圍內用化學方法使氣體在基體材料表麵發生化學（xué）反應並形成覆蓋層的實用技術。該技術沉積溫度（dù）高、塗層結合牢固，對模具零件表麵形狀幾乎沒有要求，諸如形（xíng）狀（zhuàng）複雜或帶有槽溝及小孔的零件均可（kě）進行均勻塗覆，彌補了物理氣相沉積的相（xiàng）關缺（quē）陷，例如在模具表麵強化中經常使用的TiC塗層硬（yìng）度高（gāo），耐磨（mó）性好，摩（mó）擦因數小，減摩性好，抗（kàng）咬合性強，大幅度提高模具的使用壽命。但CVD法存在處理溫度高，仍（réng）需進（jìn）行（háng）淬火處理，會（huì）導致較大變形等缺陷，因此在高精度（dù）模（mó）具（jù）的製造中此技術的使用受到一定限製。

等離（lí）子（zǐ）增強化學氣相沉積（PCVD）是利用輝光放電增強反應物化學活（huó）性，促進氣相間的（de）化學反應，在（zài）低溫下沉積出優質鍍層的實用技術，是介於CVD和PVD之間的一種處理方法。用PCVD法將塗層鍍（dù）覆在模具工作零件表麵，經實踐證明（míng），經濟（jì）效益非常可觀。重慶工學院（yuàn）的張葉成、張津（jīn）對PCVD技術在模具強化中的應用進行（háng）研究，發現利用PCVD技術在W18Cr4V冷擠壓模具上沉積一層TiC，比無沉積膜層的模具壽命提高10倍以（yǐ）上；將PCVD法用於塑料製品模具上可提高模具壽命1～4倍。北京航空航天大學（xué）的陶冶教授籌建了PCVD表（biǎo）麵（miàn）強（qiáng）化技術研究實驗室（shì），自行設計製造了試驗設備和輔助配套設施，並（bìng）及時（shí）得到了自然科學基金的資助。項目組研製了基於PCVD複合滲鍍法的模具（jù）表麵（miàn）強化技術，具有工藝溫（wēn）度低、均鍍性好和鍍層結合力高等優點，適用於所有高溫回（huí）火模具和部分（fèn）低溫回火模具的製備，是目前唯一一種既適用於刀具強化又適用於形狀複

雜的模具表麵強化的氣相沉（chén）積（jī）表麵強化技術。由此可見，PCVD技術在模（mó）具零件強化領域中的應（yīng）用已經有所成就，

並且應用前景非常廣（guǎng）闊。

1.5 高能束流強化技術

高能束流強（qiáng）化技術具有非接觸、精確可控、材料適應性廣、柔性（xìng）強、質量優、資源節（jiē）約和環境友好等綜合優勢，既可（kě）用於大（dà）批量高效自動化生產（chǎn），又適用（yòng）於多品種、小批量加工，甚（shèn）至個性化產品的訂製，是模具製造業中不可缺少的重要（yào）技術。其中，離子注入技術以其幾乎完美的強化效果在冷作模具、熱作模具（jù）和塑料（liào）模具等領域中（zhōng）得到（dào）廣泛應用，其平均壽命一（yī）般可提高2～10倍。有重（chóng）大應用價值。

2、表麵強化（huà）技術（shù）在模具製造中的應用前景展望

根據研究，稀土元素可以強化表麵，提（tí）高滲速，淨化穩定（dìng）晶界，同時（shí）改善（shàn）模具零（líng）件表麵組織、物理（lǐ）化學性能和機械加工性能。把稀土元素應用在複合表麵強化技術（shù）過程中，可獲得更加（jiā）明顯的效果。如在Ni－Cu－P－MoS2鍍層中加入稀土，可使模（mó）具型腔麵的耐磨壽命（mìng）延長近5倍。除此之外，稀土（tǔ）元素在化學沉積、電沉積、噴塗和激光塗覆等方麵都具有明顯的改善作用，但效（xiào）果尚不十分穩定，可見稀土元素應用於模具製造（zào）將是今後（hòu）研（yán）究的重要方向。

隨（suí）著納（nà）米技術的飛速發展，其在提（tí）高模具的生產率和壽命方麵效果顯著。但（dàn）該技術還存在許多不完善的地方，尚有許多工作要做，如：複（fù）雜的模（mó）具型腔表麵塗層不均（jun1）勻、沉積參數不明確、針對模具零（líng）件表麵強化機理未明（míng）等（děng）問題。

3、結論（lùn）

模具工作零（líng）件表（biǎo）麵強化技術可以在一定程度上彌補目前模具材料的一些不足，並（bìng）已顯（xiǎn）現（xiàn）出極強的發展潛力，但就目前的模具零件（jiàn）表麵強化技術而言，仍存在一些不足，其應用也受到一定限製，隻要注重研究開發（fā），一定會加快和完善表麵強化技術（shù）在（zài）模具製造（zào）過程中的應用。

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